國網上海能源互聯網研究院有限公司虛擬電廠與交易技術研究室主任 左娟  出席論壇并發表主題演講——《儲能型虛擬電廠的建設與思考》
 

以下為演講實錄：

各位嘉賓下午好，我是左娟，介紹一下國網上海能源互聯網研究院，我們公司2018年成立，組建的主要單位是中國電科院，我從事的主要的研究方向就是虛擬電廠技術、需求響應、電力市場。

    今天分為四個部分來跟大家做介紹。

    因為虛擬電廠這個概念從2021、2022年開始屬于比較火熱的概念，為什么這個概念會突起，我們做一個回顧。二是儲能在虛擬電廠應用中處在什么樣的角色？我們怎么去應用它？如何跟虛擬電廠這個技術結合起來。三是國網在虛擬電廠這個領域做了哪些探索？這些探索給我們后面要做這一塊的工作帶來什么樣的啟示？四是做一下關于新型電力系統下虛擬電廠后面建設的展望。

    先簡單地介紹一下新型電力系統的背景。

    從習總書記提出雙碳的目標以后，國網提的一個建設新型電力系統的愿景目標，這個目標是緊貼雙碳。在國家碳達峰、碳中和主要做出改變的是能源行業，包括現在碳市場開放主要對發電企業在做碳交易。如果電網或者能源這一側能夠做到達到雙碳目標，基本上國家的雙碳目標就達成了。

    新型電力系統的建設的定義就是要以新能源為主的新型的電力系統，主要的目標就是清潔低碳，替代原有的化石能源。

    它同樣面臨的幾個挑戰：安全運行、清潔消納、機制變革。

    新能源跟傳統的火電機組有一個比較大的不同就是出力不確定性。怎么樣進行安全地運行，順利的過渡到整體的電源結構60%以上的新能源，這個還是有非常大的挑戰。如何消納新能源，我們近些年經常聽到棄風棄光的問題，這就是清潔消納的問題。是否可以用市場化的手段、方式來解決這些問題？這就是機制變革的問題。2015年9號文發布以后，電力市場的改革也基本上貼著這一條線來針對解決這些挑戰。

    新型電力系統的幾個特征：清潔低碳、安全高可控、靈活高效、智能友好、開放互動。

    這五個概念的提煉很不容易，基本上就會應對著電力系統建設的幾個非常關鍵的點，清潔低碳就是源側大量的新能源怎么真正地接到電網來，很好地用起來。虛擬電廠在這幾個任務中，是支撐哪一個目標的？

    虛擬電廠在“開放互動、靈活高效”這兩個特征都是有非常大的支撐作用。靈活高效除了發電側還有負荷這一側，調節能力怎么樣去增強，廣泛的用戶側的市場主體怎么能夠參與到我們電網實際運行，原來我們覺得用戶主體跟電網互動的可能性是很小的，或者根本不考慮。現在未來新型電力系統其實是必須要有這么一個特征。

    這五個特征剛剛應對的是幾大目標，每一個目標就是接下來要做的工作，重點講一下最后一個，就是在用戶側。用戶側提高電網的靈活性，就是對我們負荷或者分散的新能源怎么樣建設虛擬電廠，通過市場的方式來進行互動，達到區域電網平衡或者支撐電網靈活性的作用。政策機制講的就是我們電力市場的建設，低碳、充裕性這些都跟我們虛擬電廠建設有相關性。

    新型電力系統建設的幾個階段，從2021年開始一直到2022年4月，去年能源局發改委發了不少的政策來支持相關方面的建設。

    下面簡單的介紹一下虛擬電廠。

    在去年之前無論是科研界還是工業界對虛擬電廠的定義還是比較模糊，或者大家心中的虛擬電廠都是不同的定義。因為這個主體特別多，層級特別多，像代理一樣有一級代理、二級代理，最后搞不清楚誰是虛擬電廠，誰是資源主體。我們在2021年第一批國網試點以后，北京交易中心委托我們電科院牽頭起草了國網公司的企業標準，對虛擬電廠進行了一個定義，具體我就不讀了，這里說到用了什么樣的技術，然后聚合什么樣的資源，達到什么樣的效果，這里面講的也是比較清楚的。在現在大家對虛擬電廠這個概念有一個比較一致的共識。

    發展的意義剛剛已經講到，為了雙碳，為了新型電力系統的建設，包括虛擬電廠現在在用戶這一側數字化、信息化這種發展非常好的情況下，它已經成為一種可能，就是在用戶側把資源可以聚合，來解決分散的新能源怎么消納的問題，怎么支撐電網運行的問題。

    這是十三五、十四五期間的一個試點示范的圖。

    第一階段就是2015年開始，從電力市場推進開始，我們稱之為第一階段邀約型階段，上海、江蘇做的需求響應的工作，處于虛擬電廠邀約階段。

    第二階段2019年開始以電力市場推進為主的市場化階段，基本上虛擬電廠已經可以成為合格的主體，來參與電力市場。

    梳理了一下相關的政策的時間線。

    2021年3月開始，發改委能源局發布了一個指導意見，對虛擬電廠等一體化聚合模式，能夠參與到電力中長期、輔助服務、現貨等市場交易，為電網提供支撐能力。同年10月份，為碳達峰的行動方案也特意提到虛擬電廠主體參與系統調節。

    2022年，如果大家炒股的都會有印象，去年5月份、6月份那個階段虛擬電廠概念股在資本市場突然引爆，在股票市場并形成一個專門的板塊，虛擬電廠板塊。不僅是國家層面，包括電網層面是看到建設這樣一個主體，對社會，對電網，對用戶都是有很好的前景，于是這個概念在資本市場就火了起來。

    為什么可以火呢？

    主要就包含兩個層面：一是傳統電網的運行層面上能夠起到緩沖，可以理解為用戶側或者配網側靈活調節的資源。二是在市場層面，在市場化售電以后，形成了很多代理購售電的主體，也就是售電公司。這些公司除了在批發零售電力以外，其實是可以做虛擬電廠這么一個工作，來降低它對電源的預測或者負荷預測的不準確率，消減兩邊的偏差。因為偏差的大小直接影響到整個公司的盈利。未來虛擬電廠技術使用比較多的群體是售電公司，售電公司想盈利，想服務好客戶，電網也是售電公司，代理購售電，這個技術，這個主體是會經常用到。虛擬電廠發展形態上，基本上處于用戶這一側，可以對電網起到調節作用。

    儲能技術在虛擬電廠上的應用。

    儲能的分類對應著后面價值兌現的點，不同的類型，能量型、功率型就是對電網互動會在哪方面起作用，我們做了一個簡單的分類，包括按儲能的形式也做了一個分類。

    這是儲能相關政策的時間點，和虛擬電廠一樣集中在2021年和2022年發布很多支持的政策，這些支持政策就是在現有的市場技術、環境還不是太成熟的情況下，為儲能主體做先行的一些支持。

    儲能的應用場景其實是分為電源側、網側、用戶側都有。電源側像新能源建設有很多配儲的要求，20%的儲能要求。電網在前些年也探索過，獨立儲能電站，為電網削峰填谷示范。現在的用戶這一側，數據中心，鐵塔基站，5G中心都是有很多儲能的。這些儲能建設完之后，基本上遇到一個難題，怎么樣去消化這些建設成本，怎么找它盈利的點，可能它在建設的時候測算都是蠻好的，可能5-8年就可以回收成本。實際上它還是要有一定的路要走。

    這些不同儲能的差異，我們對它性能的梳理以及怎么樣通過跟電網的互動來進行成本的疏導，還有就是更大價值的體現。因為有一部分的儲能的價值其實是還沒有體現出來的，也可能因為一些機制問題，也可能因為現在建設中沒有完全的想好它到底能夠發揮多大的作用。

    這張圖講得非常清楚，2018年科技項目，當時思考虛擬電廠到底可以為我們電網做什么樣的支撐？哪些主體來使用它。虛擬電廠建設的角色，除了售電商，發電商，輔助服務提供商，輔助服務提供商在國內提的比較少，國外提的比較多，平衡服務的提供商。

    架構中，除了運營主體對上進行交易，我們經常提到的電能量市場，輔助服務市場，和現貨市場以外，其實我們可以在內部做管理。內部管理有兩種方式：集中式和交易式。內部是否可以建立小型的交易的市場或者交易的環境，通過交易的方式來達成內部的一些資源互換和調節價值實現的問題，這些可以去考慮的。現在國重項目研究的內容和方向也有。

    簡單的對儲能收益進行一些展望，獨立儲能、配套的儲能在虛擬電廠技術上可以找到自己的盈利點。

    什么樣形式的儲能能夠兌現多大的價值，在圖上體現的比較明顯。在國內現有的市場環境下，不是所有的品種就已經可以交易，我們可以看一下在一次調頻、慣量支持，二次調頻、調壓，調峰、需求響應和備用這些品種，在虛擬電廠這個角色上都是可以提供這些服務的。

    這是做的關于主要以儲能資源作為聚合的虛擬電廠的一個商業模式的探討，這里面提到了儲能型的運營商，可以把儲能資源通過運營的方式來提供一些價值的兌現。當然怎么樣聚合這些資源，那又存在另外一種投資模式或者商業模式的問題，這里不細講。

    這是遇到的幾個核心技術，基本上也是虛擬電廠建設中所遇到的幾個技術，低時延的技術，優化的技術，策略的技術，以及云管邊端管理的系統和平臺。

    介紹一下國網在虛擬電廠建設上的實踐。

    這是十四五期間儲能與智能電網專項的重點研發項目，規模化靈活資源虛擬電廠聚合互動調控關鍵技術研究。我們和清華、交大、天大等相關的院所，由上海院來牽頭做這個項目。這里面的架構就是未來對一個省域級或者像上海超大城市級的虛擬電廠怎么建設做了一個簡單的規劃。

    在河北南網建設省一級運營管理平臺，虛擬電廠有兩個職能和功能，一個運營，一個管理。它在管理的職能上其實也有很多工作要做。我們在浙江和上海未來是否有管理中心或者運營中心這樣的架構，這都是可以探討的。在第二批的浙江虛擬電廠試點中，做的一個省一級的平臺，聚合20多個聚合商。還有不同的資源，我們可以暫時這么稱呼。其實虛擬電廠可聚合的資源是比較多的。還有一些縣級的儲能，針對像江蘇、浙江工業比較發達的省份，有一些企業自己建的一些儲能，除了自己的充放的策略，可以不可以統一管理起來建設虛擬電廠，能夠實現它更大的價值兌現？

最后說一下展望，提到未來的兩個挑戰非常重要，一是清潔能源消納的挑戰，二是用戶側資源挖潛的挑戰。這兩個挑戰基本上虛擬電廠這個技術都會在一定程度上去解決這些問題。我們提的一些解決方案，但是不全，只給大家提供一個展望的方向。

 

以上就是我分享的內容，謝謝！